滴施缩节胺对棉花生长发育及产量的影响

张 特 李广维 李可心 李欣欣 赵 强

（1新疆农业大学农学院/棉花教育部工程研究中心，830052，新疆乌鲁木齐；2中国农业大学农学院/植物生长调节剂教育部工程研究中心，100193，北京）

棉花产业是新疆农业经济的重要组成部分，化控技术与膜下滴灌技术是棉花生产中的重要措施[1]。应用植物生长调节剂缩节胺（DPC）和多效唑等可调控棉花的营养生长与生殖生长以获得高产，其中，DPC应用最为广泛。DPC通过减少棉花内生赤霉素水平来抑制细胞的伸长和扩大，进而影响棉花的生长，塑造良好株型，改善生理特性、产量及纤维品质[2-3]。在棉花生育期内，除第1次滴灌外，其余滴灌均添加氮肥、钾肥或微量元素肥料。在棉田滴灌技术基础上，已有部分研究[4-6]证明，枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、金都尔乳油和噻虫嗪等农药随水滴施的效果与叶面喷施无显著差异，但对于植物生长调节剂随水滴施的研究较为缺乏。杨建荣等[7]研究表明，随水滴施DPC对棉花幼苗无显著影响。邓忠等[8]研究表明，与叶面喷施DPC相比，生育期间随水滴施多效唑更有利于棉花的生长发育，促进了棉花相对叶绿素含量的增加，光合物质积累量提高，产量得到提升。叶面喷施DPC化控的有效期只有14d左右，因此滴灌棉田全生育期一般需喷施4～5次，这不仅增加生产成本，也不利于技术的标准化。滴灌棉田全生育期一般滴水8～10次，平均7～10d滴水1次，几乎覆盖棉花全部化控时期。DPC随水滴施可以减少农机资金投入，避免机耕道对棉花的损伤，节约成本。前人对DPC作用机理及应用技术的研究已经很多，但将膜下滴灌与DPC化控技术结合调控棉花生长的研究鲜有报道。为此，本试验将化控技术与膜下滴灌相结合，探索新的DPC施用方式，探究滴施DPC代替喷施的可行性。研究滴施不同剂量DPC对棉花生长发育的影响，为棉花的全程简化栽培与节本增效提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与试验材料

试验于2019-2020年在新疆沙湾县四道河子镇进行，前茬作物为棉花。土壤质地为壤土，pH 8.11，有机质11.2g/kg、速效氮66.43mg/kg、速效磷10.7mg/kg、速效钾285mg/kg。该地区2019与2020年年均降雨量分别为267.57和283.21mm，2019年年均温度8.0℃，≥10℃积温为3877.2℃；2020年年均温度7.6℃，≥10℃积温为3960.5℃。种植棉花品种为惠远720（2019年）与新陆早60号（2020年），由新疆农业科学院提供。试验药剂为98%DPC可溶粉剂，由河北国欣诺农生物技术有限公司生产。

1.2 试验设计

采用单因素随机区组试验设计，设置4个滴施DPC剂量水平，用量为262.5、525.0、1050.0和2100.0g/hm2，以喷施量525.0g/hm2DPC为对照，分别用D1、D2、D3、D4与CK表示，共5个处理，每个处理重复3次，每小区面积69.0m2（6.9m×10.0m）。试验小区均配有15L小型施肥罐，同时在施肥罐上设置控水阀门，以控制水量。施用时期为蕾期至盛花期，分4次滴施。在棉花蕾期开始滴头水并施DPC，滴施时间与剂量详见表1（2019与2020年时期相近）。

表1 滴施缩节胺时间及剂量Table 1 Dates and dosages of DPC through drip irrigation g/hm²

试验地块种植模式为1膜6行，行距为66cm+10cm，株距为10cm。2019年4月10日施基肥，其中尿素（46%N）300kg/hm2、过磷酸钙（64%P2O5）300kg/hm2、硫酸钾（50%K2O）150kg/hm2，一次性施入。4月16日播种，4月27日出苗，7月13日打顶。6月14日起试验地块进行滴灌施肥。2020年4月15日施基肥（肥料类型与用量与2019年相同），播种、出苗与打顶时期与2019年相近。滴灌头水不施肥，头水后每隔10d左右滴水1次，全生育期滴水9次，具体水肥运筹情况详见表2（2年的滴灌时间与用量基本一致，仅列出2019年数据）。中耕、脱叶等其他栽培措施参照一般高产田要求进行。

表2 2019年棉花田间试验灌水与肥料分配Table 2 Irrigation and fertilizer allocation in cotton field trials in 2019

1.3 测定项目与方法

1.3.1 棉株农艺性状 于收获期在各小区选取长势一致的棉花10株（中行与边行各5株）进行定株，测量棉花株高（子叶节至生长点）、茎粗、第1果枝高度、果枝台数、主茎节间数、主茎节间长度、果枝及果节长度。

1.3.2 根系构型指标 试验结束时每个处理取10株棉花（中行与边行各5株），用缓慢流水冲洗根系，然后使用根系扫描仪（Scan Maker i800 plus）对根系进行扫描，将扫描获得的根系图像利用万深LA-S系列植物图像分析系统进行分析，从而获取根系构型相关指标，包括根系表面积、根系体积、平均直径、总根长和根尖数等。

1.3.3 干物质积累量 于棉花蕾期、花铃期（初花期、盛花期与盛铃期）和吐絮期等各个生育时期，各小区选取长势均匀的10株棉花按照茎、叶（营养器官）、蕾、花、铃（生殖器官）等分开，放入电热恒温鼓风干燥箱105℃杀青30min，然后80℃恒温烘至恒重，记录重量。

1.3.4 产量及其构成因素 吐絮期于每个小区选取6.67m2的样点3个，调查样点内全部株数和铃数，折算出单株结铃数和单位面积总铃数，并估算产量；同时各小区选择生长一致棉株取上、中、下吐絮棉铃各20个，带回测定重量并进行轧花，得出单铃重及衣分。

1.4 数据处理

采用Microsoft Office 2010软件整理数据，采用SPSS 22.0软件One way ANOVA分析不同处理之间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 各处理对棉花农艺性状的影响

2.1.1 对棉花部分农艺性状的影响 由表3可知，2019年棉花株高随DPC剂量的增加呈下降趋势，D4处理株高较D1、D2和D3处理分别降低了13.31%、12.71%和5.44%，但各滴施处理株高与CK差异均不显著。2020年D3处理棉花株高显著低于其他处理，较其他处理平均降低了5.95%；D1、D2和D4处理的株高与CK处理差异不显著。第1果枝高与株高规律相似，均为D3处理最低。2020年的棉花主茎叶片数在各处理间存在显著性差异，茎粗、第1果枝高和果枝台数与CK处理相比差异均不显著。

表3 各处理对棉花农艺性状的影响Table 3 Effects of each treatment on agronomic characters of cotton

2.1.2 对棉花主茎节间长的影响 由图1可知，D2处理下的全部主茎节间长与CK处理相比均无显著性差异，表明喷施与滴施DPC 2种形式对棉花主茎节间生长的抑制效果相似。2019年，D4处理与其他处理相比，第7至第9主茎节间平均减少了37.00%、30.18%和26.55%，第11主茎节间长平均减少了17.01%。2020年，各处理间仅在第5、第7和第13主茎节间长存在显著性差异，D3处理均为最低值。以上表明，喷施与滴施DPC均对棉花中上部主茎节间具有较好的抑制作用，其抑制效果随滴施DPC剂量增加略呈增强趋势。

图1 各处理对棉花主茎节间长的影响Fig.1 Effects of each treatment on internode length of cotton main stem

2.1.3 对棉花果枝及果节长度的影响 由图2可知，2019年滴施处理下第2至第8果枝（除第5果枝）长均以D4处理最低，但均与CK处理无显著差异。2019年D3处理的第3果枝长与CK处理相比显著增加。2020年第6至第8果枝长最低值均为D4处理，但滴施处理不同部位果枝长与CK处理均无显著差异。滴施处理中D3处理第2至第5果枝的果枝长相比其他处理平均增长了21.30%（2019年）和7.23%（2020年）。滴施DPC对棉花上部果枝影响较小，对棉花中下部果枝存在抑制效果，但其抑制效果与剂量并无明显的线性相关关系。

图2 各处理对棉花果枝长度的影响Fig.2 Effects of each treatment on the length of cotton fruit branch

由图3可知，各处理对果枝第1果节长无显著影响。CK处理对棉花第2果节长有较大影响，CK处理下第2至第4与第6果枝的第2果节长最短，分别比滴施DPC处理的平均果节长缩短了25.04%、13.32%、20.99%与12.97%，同时与D3处理下第3、第4果枝的第2果节长呈显著性差异。以上表明，DPC对果枝长的主要影响集中在第2果节，且喷施DPC较滴施对第2果节生长的抑制程度更高。

图3 各处理对2020年棉花果节长度的影响Fig.3 Effects of each treatment on the length of cotton fruit node in 2020

2.2 各处理对棉花根系构型的影响

棉花根系的总长度、总表面积、总体积与平均直径是根系最为直观的重要指标，均能反映根系吸收水分与养分能力的强弱。由表4可知，D2与D3处理的棉花总根长度显著高于D1与CK处理，相比CK处理分别增加了34.56与36.95mm。各处理的总根表面积间无显著差异。D2、D3与D4处理的总根体积与平均直径相比其他处理有一定程度减少，其中D2处理的总根体积相比CK处理减少了40.92cm3，D3处理的根系平均直径相比D1与CK处理显著减少了0.54与0.50mm。以上表明，D2、D3与D4处理的棉株根系较为纤细，但总根长度与总根表面积较其他处理相似或有所增加，能保证水分及养分的正常吸收。

根系的根尖数、分叉数与连接数决定根系营养吸收效率与空间分布密度，其数量越多，根系吸收和代谢营养物质的能力越大。由表4可知，与D3处理相比，D1、D2、D4和CK处理的根尖数显著减少了41.45%、31.49%、36.94%与39.50%。D2、D3与D4处理的根系连接数与分叉数显著高于D1与CK处理，其中D3处理的根系连接数最高，相比CK处理增加了32.40%；D2处理的根系分叉数最高，相比CK处理增加了28.89%。

表4 各处理对棉花根系构型的影响（2020）Table 4 Effects of different treatments on cotton root architecture(2020)

2.3 各处理对棉花干物质积累量与分配的影响

由表5可知，各处理下棉花初花期和盛花期的干物质积累量及分配比例无显著差异，但在初花期其生殖器官干物质分配比例随着DPC用量增加而增加，D4处理较D1处理增加了5.67%。CK处理的生殖器官占比与D2处理相比无显著差异。盛铃期各滴施处理间的干物质积累总量、营养器官与生殖器官干物质积累量均无显著差异。D1处理的干物质积累总量与营养器官干物质积累量相比CK处理明显减少了6.96和4.60g，但其干物质分配比例较为一致，均无显著差异。

表5 各处理对棉花干物质积累量与分配的影响（2019）Table 5 Effects of each treatment on dry matter accumulation and distribution of cotton(2019)

2.4 各处理对棉花产量及纤维品质的影响

由表6可知，2019年各处理棉花的产量及其构成因素均无显著性差异。2020年滴施DPC处理中，D3处理的籽棉与皮棉产量表现较好，相比其他处理平均产量分别增加了4.90%与6.49%。CK处理的棉花单株结铃数最高，显著高于D2和D4处理，分别增加了0.46与0.47，其籽棉产量与皮棉产量相比D2处理有显著提高。CK处理在2年试验中产量表现较滴施DPC相似或提高。2年试验中，D3处理棉花籽棉产量与皮棉产量较其他处理平均增加3.81%。

表6 各处理下棉花产量及其构成因素Table 6 Cotton yield and its components under each treatment

由表7可知，2019年D1处理的纤维长度整齐度显著高于D3处理，增长了1.67%。纤维长度、断裂比强度、断裂伸长率及马克隆值等纤维品质在各处理间均无显著差异。

表7 各处理对棉花纤维品质的影响Table 7 Effects of treatments on cotton fiber quality

3 讨论

农艺性状的变化可直观地反映棉花生长发育的状况。在现代棉花高产栽培作业中，通过DPC应用技术及配套管理措施来塑造理想株型及构建合理群体成为生产者及科研工作者关注的重点。前人研究[9-11]表明，施用DPC后会显著降低棉花的株高与主茎节间长，并会随着DPC的用量增加而持续降低，对主茎中上部的抑制作用大于下部。本试验所得规律与其一致。本试验中，随水滴施DPC 1050g/hm2即可对棉花的株高、茎粗与果枝长等农艺性状形成有效控制，使得棉花株高控制在70cm左右，第1果枝高约为15cm，满足后期机械采收要求，与常规喷施DPC效果相似。本试验中D4处理的棉花株高与部分主茎节间长相比滴施较低剂量DPC处理有所增长，可能是高剂量DPC处理控制有效期结束后，赤霉素的合成前体积累较多，生长反跳效应造成株高及中上部主茎节间长度增加[12]。

棉花果枝长度不仅关乎冠层结构和田间管理效率（包括机械采收），也是影响棉花成铃结构的重要因素[13]。不同部位的果枝长度与产量也存在比较密切的关系[14-15]。本试验中DPC主要影响了中下部果枝，与对主茎节间的控制范围一致；对果节尤其是第2果节的长度控制效果较为明显，但滴施不同剂量DPC下第2果节长度无明显规律。以上结论与赵文超等[13]和何钟佩等[16]在DPC定位定量效应研究上总结的规律基本一致，但本试验中果枝与果节长度对DPC剂量的响应在2年试验中未存在较为明显且一致的规律。

干物质的积累与运输可反映作物群体的光合特性，是形成棉花产量的基础[17]。霍飞超等[18]研究表明，花期生殖器官随DPC用量的加大而增加；Pettigrew等[19]研究发现，在盛花期喷施DPC后，棉铃中干物质质量比例提高了8%。本试验中，初花期棉花生殖器官干物质积累量占比随DPC用量的增加而增加外，与上述结论较为一致。汪玲等[20]试验表明，棉株干物质积累总量与皮棉产量之间存在很好的一致性，同时本试验中CK处理的干物质积累总量与生殖器官积累量较高，其产量在2年试验中均表现较好，表明棉花干物质积累量与棉花产量相关性较大，与其结论一致。

棉花产量对DPC的响应并不一致，在不同试验地点或试验条件下棉花产量或增加或减少[19-22]。Siebert等[15]发现，与对照相比，DPC处理的棉花籽棉产量与皮棉产量显著提升。Gonias等[23]认为DPC在诱导棉花紧凑冠层形成的同时会显著影响其生理进程，进而导致棉花产量有所减少。Shahbaz等[3]认为，应用DPC会降低棉花后期的光合作用，导致产量降低。本试验结果表明，喷施DPC处理下的产量因单株结铃数增加有一定增长，而不同滴施DPC剂量下棉花产量并无显著差异。徐新霞等[24]研究发现，DPC施用后，棉株单株结铃数相比对照增加了0.41～1.74，单铃重略有增加，与本试验结论较为一致。DPC化控对棉花纤维品质的影响研究较多。Mao等[14]研究表明，DPC剂量对棉纤维长度没有显著影响。通过不同剂量DPC试验发现，不同处理间的纤维强度、马克隆值和整齐度指数均无显著变化[25]。本试验中，滴施不同剂量DPC对棉纤维的马克隆值产生一定影响，但各处理并未达到显著差异。

4 结论

随着滴施DPC剂量的增加，棉花株高和中上部主茎节间长呈降低趋势；DPC对棉花中下部果枝同样存在抑制作用，但抑制效果与滴施剂量并不是剂量越大控制效果越强。滴施DPC同常规喷施对于棉花的株高、茎粗、主茎节间长与果枝长度等农艺性状的控制效果相近。滴施处理中1050.0g/hm2DPC在2年试验中均有较高的产量表现，籽棉与皮棉平均增产了3.81%。因此，北疆棉区推荐滴施1050.0g/hm2DPC，可有效控制棉花生长，提高棉花生殖器官占比，有利于产量提升。